(57)【要約】【課題】  高価なリニアガイドを使用することなく、Ｘ軸およびＹ軸用のコアレスタイプリニアモータを同一平面上に配置させ、同時にＸおよびＹ方向の高精度静電容量型変位センサを具備することにより、薄型，低振動および高精度位置決めを可能とした平面モータを提供する。【解決手段】  永久磁石２ａ〜３ｂは可動ステージ１を直交する２軸方向にそれぞれ直交するように、かつ可動ステージ面に対し垂直方向に磁束を発生するように配置される。そして２軸の各軸を挟んで対称位置にそれぞれ配置される。各永久磁石のそれぞれと対になるように対向してコイル５ａ〜６ｂが設けられる。可動ステージ１に十字型共通電極１２が取り付けられ、共通電極１２は固定電極台１４面に配置された２個の電極からなる固定電極１３に対面するよう配置される。十字型共通電極１２と固定電極１３によるコンデンサの静電容量変化により、可動ステージ１の移動位置を得ることができる。【選択図】      図１
2005168154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動ステージ面に対し垂直方向に磁束を発生するＳ，Ｎ一対の永久磁石を、前記可動ステージ平面上の直交する２軸の一方の軸に対し直交する姿勢で、かつ他方の軸に対し該他方の軸を挟む位置で所定間隔になるように、前記２軸に対しそれぞれ配置し、
固定ステージ面には前記永久磁石のそれぞれに対向してコイルを設け、各コイルを駆動することにより、前記可動ステージを前記固定ステージの平面方向に運動させる平面Ｘ−Ｙ駆動モータであって、
前記可動ステージと共に平面上を運動するように配置された十字型共通電極と、
前記十字型共通電極に対し空隙を有し、前記十字型共通電極の電極端部に対しそれぞれ対応して配置された一対の電極からなる複数の固定電極とを有し、
前記十字型共通電極と対向する前記一対の固定電極によって構成される２個のコンデンサの静電容量が、配置されている軸方向への運動に対しては変化せず、他の軸方向への運動に対しては変位に比例して一方が増加したときに他方が減少する差動構造を備えたことを特徴とする平面モータ。
【請求項２】
前記十字型共通電極と前記固定電極の間で構成される全てのコンデンサの静電容量からＸ，Ｙおよびθ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より前記Ｘ，Ｙおよびθ方向の位置制御を行うことを特徴とする請求項１記載の平面モータ。
【請求項３】
前記十字型共通電極と前記固定電極の間で構成される全てのコンデンサの静電容量からＸ，Ｙ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より前記Ｘ，Ｙ方向の位置制御を行うことを特徴とする請求項１記載の平面モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学顕微鏡などの試料載物台の微細位置制御などに使われる平面モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象物をＸ−Ｙ軸を２次元的に駆動し、且つ位置決めを行う装置としては、ボールねじ、サーボモータをリニアガイドに組み込み構成された一方向のステージを直交するように段に重ねたＸ−Ｙステージがよく知られている。
また、特許文献１に示すようにＸ軸駆動リニアモータ，Ｙ軸駆動リニアモータをバリアブルリラクタンスタイプのパルスモータを同一平面上に構成した平面モータがよく知られている。さらに特許文献２に示すように同一平面上に２軸リニアモータを配置した平面モータであって平面３方向に高精度の位置決めをするための位置検出器としてレーザ干渉計を複数使用したモータがある。
【特許文献１】特開平１０−７５５６２号公報
【特許文献２】特願平３−１７２３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前者の平面モータは段に重ねるため薄型が困難であり、また、機構部品が多くなるためガタによるロストモーションやステージの重量などにより応答性，精度に問題がある。
中者の平面モータは基本構成がパルスモータであるため脱調時は制御不能となる。また、制御内容に工夫を加えても動作時の振動を消すことはできない。
後者の平面モータは位置検出用として高価な周辺機器が必要であり、また設置時のアライメントが困難である。
【０００４】
本発明の目的は、高価なリニアガイドを使用することなく、Ｘ軸およびＹ軸用のコアレスタイプリニアモータを同一平面上に配置させ、同時にＸおよびＹ方向の高精度静電容量型変位センサを具備することにより、薄型，低振動および高精度位置決めを可能とした平面モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために本発明による平面モータは、可動ステージ面に対し垂直方向に磁束を発生するＳ，Ｎ一対の永久磁石を、前記可動ステージ平面上の直交する２軸の一方の軸に対し直交する姿勢で、かつ他方の軸に対し該他方の軸を挟む位置で所定間隔になるように、前記２軸に対しそれぞれ配置し、固定ステージ面には前記永久磁石のそれぞれに対向してコイルを設け、各コイルを駆動することにより、前記可動ステージを前記固定ステージの平面方向に運動させる平面Ｘ−Ｙ駆動モータであって、前記可動ステージと共に平面上を運動するように配置された十字型共通電極と、前記十字型共通電極に対し空隙を有し、前記十字型共通電極の電極端部に対しそれぞれ対応して配置された一対の電極からなる複数の固定電極とを有し、前記十字型共通電極と対向する前記一対の固定電極によって構成される２個のコンデンサの静電容量が、配置されている軸方向への運動に対しては変化せず、他の軸方向への運動に対しては変位に比例して一方が増加したときに他方が減少する差動構造を備えたことを特徴とする。
また、本発明は上記構成において前記十字型共通電極と前記固定電極の間で構成される全てのコンデンサの静電容量からＸ，Ｙおよびθ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より前記Ｘ，Ｙおよびθ方向の位置制御を行うことを特徴とする。
さらに、本発明は上記構成において前記十字型共通電極と前記固定電極の間で構成される４組のコンデンサの静電容量からＸ，Ｙ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より平面Ｘ，Ｙ方向の位置制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記構成によれば、リニアモータおよび変位センサが平面２方向に各２個ずつ具備されているため、Ｘ軸もしくはＹ軸のいずれか一方の軸に着目すると、他方の軸の変位が常に零となるように制御できる。すなわち一定位置でサーボロックをかけることによりガイドとしての役割を兼ねるため、高価なリニアガイドを使用することなく、一次元のリニアモータとしても使用することが可能となる。
また、比演算回路出力により平面の各方向の精密な制御が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による平面モータの実施の形態を示す分解斜視図である。
この実施の形態は永久磁石とコイルからなる可動マグネットタイプ平面モータの例である。平面モータは基本的単位としてＸ軸方向リニアモータ構造部と、これと幾何学的に直交されて同一平面上に構成されるＹ軸方向リニアモータ構造部とから構成される。
Ｘ軸リニアモータ構造部は、強磁性体を素材とする可動ステージ１の下面に取り付けられた一対の永久磁石２ａ，２ｂと、該永久磁石２ａ，２ｂの磁束と鎖交する強磁性体を素材とする固定ステージ４の上面に配置された平面コイル５ａ，５ｂを備えている。
また、Ｙ軸リニアモータ構造部は、可動ステージ１の下面に取り付けられた一対の永久磁石３ａ，３ｂと、該永久磁石３ａ，３ｂの磁束と鎖交する固定ステージ４の上面に配置された平面４コイル６ａ，６ｂを備えている。
【０００８】
永久磁石２ａ，２ｂは、長手方向（ＳＮ極）がＸ軸方向であって、かつＹ軸に直交するように、しかもＸ軸を挟んで対称位置になるように配置されている。
同様に永久磁石３ａ，３ｂは、長手方向（ＳＮ極）がＹ軸方向であって、かつＸ軸に直交するように、しかもＹ軸を挟んで対称位置になるように配置されている。
永久磁石２ａ，２ｂ，３ａおよび３ｂに対する平面コイル５ａ，５ｂ，６ａおよび６ｂの位置関係を図３（ａ）（ｂ）に示す。
平コイルは上面形状が長方形であって、厚さは薄く形成されている。各永久磁石の長手方向（ＳＮ極）に対し、平コイルの長手方向が直交するような位置関係で配置され、各永久磁石の磁束は各平コイル面を貫く配置となっている。
【０００９】
可動ステージ１の下面４隅それぞれには中央に開口部７ａを有するボールストッパ７が固定され、開口部７ａには硬質材の支持板８が取り付けられている。
同様に固定ステージ４の上面４隅それぞれにも中央に開口部７ａを有するボールストッパ７が固定され、開口部７ａには硬質材の支持板８が取り付けられている。
固定ステージ４の４隅のボールストッパ７の開口部７ａにそれぞれボール９を入れ、可動ステージ１を搭載すると、永久磁石２ａ，２ｂ，３ａおよび３ｂと固定ステージ４の間に発生する吸引力により、両ステージ１，４は引き寄せられ吸着する。このとき、ボール７が介在するため両ステージ１，４間は一定の間隔で規制され、かつ可動ステージ１が固定ステージ４上で要求される範囲内で自由に移動可能となる。
【００１０】
可動ステージ１の下面中心部には直結軸１１の一端が固定され、直結軸１１の他端には十字状の共通電極１２が十字型共通電極１２と可動ステージ部中心が一致し、かつ電気的に絶縁するように取り付けられる。固定電極台１４には可動ステージ１の十字型共通電極１２と一定の空隙を保ち平行に対面するように８個の固定電極１３ａ1,１３ａ2 〜１３ｄ1,１３ｄ2 が配置されている。十字型共通電極１２の電極素片１２ａと固定電極１３ａ1,１３ａ2 の間に、同様にして電極素片１２ｂ，１２ｃおよび１２ｄと固定電極１３ｂ1,１３ｂ2 ，１３ｃ1,１３ｃ2 および１３ｄ1,１３ｄ2 の間にそれぞれ２個１組のコンデンサが形成され、全部で４組８個のコンデンサが形成される。各コンデンサの静電容量は十字型共通電極１２の変位に応じてそれぞれ変化し静電容量センサが実現される。
【００１１】
図２は、図１の各部品を組み立てた平面モータのＡ' −Ｏ−Ａ断面図である。
固定ステージ４は中央に直結軸１１を貫通させ、かつ可動ステージ１が可動範囲を運動するために阻害とならないための孔を有し、下面の４隅にめねじが形成されている。また、固定電極台１４の４隅に貫通孔が設けられ、この孔にねじ１５を通し、スペーサ１０を介して上記めねじにそれぞれ螺合することにより固定ステージ４が固定電極台１４に組み込まれる。
固定電極台１４の下面からは十字型共通電極１２のリード線１７とアースリード線１６が引き出されている。なお、コイルを励磁するリード線および各固定電極のリード線は省略してある。
【００１２】
図４（ａ）（ｂ）および（ｃ）は、静電容量センサ部の各電極の配置関係を示した２次元図である。
図中の斜線部は十字型共通電極１２と各固定電極１３ａ1,１３ａ2 〜１３ｄ1,１３ｄ2 の重なる部分の面積を示しており、この面積の大きさは、各電極が構成するコンデンサの静電容量と比例する。
図４（ａ）は可動テスージ１がＸ軸およびＹ軸の零基準位置にあり、８個のコンデンサの静電容量は全て等しい。
【００１３】
図４（ｂ）は可動ステージ１が零基準位置からＸ軸正方向に移動した場合のセンサ位置関係であり、Ｘ軸方向に並んだ２組みの固定電極１３ａ1,１３ａ2 ，１３ｃ1,１３ｃ2 の一方の電極１３ａ1 ，１３ｃ2 対応の静電容量が増加し、他方の電極１３ａ2 ，１３ｃ1 対応の静電容量が減少する差動構造となっている。また、このときＹ軸方向に並んだ２組の固定電極１３ｂ1,１３ｂ2 ，１３ｄ1,１３ｄ2 の静電容量は変化しない構造となっている。
図４（ｃ）は図４（ｂ）の位置からＹ軸方向に移動した場合のセンサ位置関係であり、同様にＸ軸方向に並んだ２組の固定電極１３ａ1,１３ａ2 ，１３ｃ1,１３ｃ2 による各静電容量は変化せず、Ｙ軸方向に並んだ固定電極１３ｂ1,１３ｂ2 ，１３ｄ1,１３ｄ2 による静電容量は差動で変化する。
【００１４】
図５は、永久磁石の配置構造の他の実施の形態を説明するための図である。
図５（ａ）は図１の実施例の永久磁石の配置例である。図５（ｂ）は他の配置例であり、永久磁石３ａ’と３ｂ’はＹ軸を中心に等距離であってＸ軸方向の上下にずらした位置に、同様に永久磁石２ａ’と２ｂ’はＸ軸を中心に等距離であってＹ軸方向の上下にずらした位置にそれぞれ配置したものである。このような配置構造によっても同様な効果の平面モータを得ることができる。
【００１５】
図６は、各電極出力を入力し、静電容量変化に対する平面の移動を求める比演算回路の実施の形態を示すブロック図である。
図６（ａ）の比演算回路２０は、差動構成の４組８個の静電容量Ｃａ〜Ｃｈの出力より下記の式（１）〜（４）でＸ軸とＹ軸の変位量を算出するものである。この比演算回路は特願２００３−３０９０７２で示されている演算式（差動動作する１組のコンデンサの静電容量Ｃａ，Ｃｂの変化量は直流電圧検出信号としてＶ0 ＝（Ｃａ−Ｃｂ）／（Ｃａ＋Ｃｂ）で求めることができる）を利用したものである。
Ｘ１＝（Ｃｂ−Ｃａ）／（Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ）
・・・（１）
Ｘ２＝（Ｃｅ−Ｃｆ）／（Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ）
・・・（２）
Ｙ１＝（Ｃｃ−Ｃｄ）／（Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ）
・・・（３）
Ｙ２＝（Ｃｈ−Ｃｇ）／（Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ）
・・・（４）
このように比演算により求めたセンサ各組みの変位量をフィードバック信号とすることにより、センサ各組（４組の静電容量センサ）に対し平面垂直方向にある各リニアモータ（４個のリニアモータ構造部）をそれぞれ独立に位置制御することが可能となる。
【００１６】
また、図６（ｂ）に示す比演算回路２１は、差動構成の８個の静電容量Ｃａ〜Ｃｈの出力より式（５）〜（７）の演算を行うことによりＸ軸，Ｙ軸および平面垂直方向の軸回りθの各変位を算出するものである。この場合は制御性能の向上のため、独立制御ではなく座標変換を使用した集中制御のためのフィードバック信号であり、独立制御に比較し各軸の干渉を補正できるため平面モータの位置制御性能をさらに向上できる。
図７は、図６（ｂ）に示す比演算回路２１を適用するための十字形共通電極の形状の実施の形態を説明するための図である。
図７において、十字型共通電極２２は、十字型基板，この十字型基板各端部に形成された島状の電極端部２２ａ〜２２ｄ，基板中央部に設けた円環状のパターン２４および電極端部２２ａ〜２２ｄと円環状のパターン２４を接続するライン状のパターン２３ａ〜２３ｄから構成される。
このように十字型共通電極２２の電極端部２２ａ〜２２ｄを島状に形成し、固定電極１３ａ1 ，１３ａ2 〜１３ｄ1 ，１３ｄ2 と重なる部分（斜線部分）の面積を、（ａ）に示すように可動ステージをＸ，Ｙ軸方向への移動は勿論、回動させても変わらないようにしている。よって、８個のコンデンサの静電容量のトータル（式（７）の分母の値）は変わらないように維持でき図６（ｂ）の式による比演算を行うことができる。
Ｘ１＝Ｘ１＋Ｘ２  ・・・（５）
Ｙ１＝Ｙ１＋Ｙ２  ・・・（６）
θ＝〔（Ｃｂ＋Ｃｄ＋Ｃｆ＋Ｃｈ）−（Ｃａ＋Ｃｃ＋Ｃｅ＋Ｃｇ）〕／（Ｃａ              ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ）    ・・・（７）
【００１７】
以上の実施の形態は、リニアモータを上側、センサ部分を該リニアモータの下側に設けた例を示したが、リニアモータとセンサとの位置関係は自由であり、例えば、リニアモータの中心部付近にセンサを配置したり、リニアモータの側面にセンサ配置したりすることも可能である。
また、固定ステージに可動ステージを平面移動可能に支持する手段としてボールを用いた例を示したが、空気浮上や磁気浮上などの支持手段を用い平面移動可能に構成しても良い。この場合、実施の形態のように磁石による吸引力は不要となるため固定ステージが兼ねていた磁気回路部分を可動ステージに具備することも可能となる。
さらに可動ステージに永久磁石を、固定ステージにコイルをそれぞれ搭載した平面Ｘ−Ｙ軸駆動モータの例を説明したが、可動ステージにコイルを、固定ステージに永久磁石をそれぞれ搭載した場合も同様な効果を得ることができ、この例も本発明の請求の範囲を逸脱するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
光学顕微鏡などの試料載物台の微細位置制御などに用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による平面モータの実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】本発明による平面モータのＡ’−Ｏ−Ａ断面図である。
【図３】Ｘ軸とＹ軸のコイルと永久磁石の配置関係を説明するための図である。
【図４】静電容量センサ部の各電極の配置関係を示した２次元図である。
【図５】永久磁石の配置構造の他の実施の形態を説明するための図である。
【図６】比演算回路の動作を説明するための図である。
【図７】本発明による平面モータの十字型共通電極の他の実施の形態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  可動ステージ
２ａ，２ｂ  Ｘ軸リニアモータ用永久磁石  
３ａ，３ｂ  Ｙ軸リニアモータ用永久磁石  
４  固定ステージ  
５ａ，５ｂ  Ｘ軸リニアモータ用コイル  
６ａ，６ｂ  Ｙ軸リニアモータ用コイル
７  ボールストッパ
８  支持板
９  ボール
１０  スペーサ
１１  直結軸
１２，２２  十字型共通電極
１３  固定電極
１４  固定電極台
１５  ねじ
１６  アースリード線
１７  十字型共通電極リード線
２０，２１  比演算回路
【図１】
2005168154.tif 000003
【図２】
2005168154.tif 000004
【図３】
2005168154.tif 000005
【図４】
2005168154.tif 000006
【図５】
2005168154.tif 000007
【図６】
2005168154.tif 000008
【図７】
2005168154.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月8日(2004.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動ステージ面に対し垂直方向に磁束を発生する永久磁石を、前記可動ステージ平面上の直交する２軸の一方の軸に対し直交する姿勢で、かつ他方の軸に対し該他方の軸を挟む位置で所定間隔になるように、前記２軸に対しそれぞれ配置し、
固定ステージ面には前記永久磁石のそれぞれに対向してコイルを設け、各コイルを駆動することにより、前記可動ステージを前記固定ステージの平面方向に運動させる平面Ｘ−Ｙ駆動モータであって、
前記可動ステージと共に平面上を運動するように配置された共通電極と、
前記共通電極に対し空隙を有し、前記共通電極の電極端部に対しそれぞれ対応して配置された一対の電極からなる複数の固定電極とを有し、
前記共通電極と対向する前記一対の固定電極によって構成される２個のコンデンサの静電容量が、配置されている軸方向への運動に対しては変化せず、他の軸方向への運動に対しては変位に比例して一方が増加したときに他方が減少する差動構造を備えたことを特徴とする平面モータ。
【請求項２】
前記共通電極は十字型共通電極であることを特徴とする請求項１記載の平面モ─タ。
【請求項３】
前記共通電極と前記固定電極の間で構成される全てのコンデンサの静電容量からＸ，Ｙおよびθ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より前記Ｘ，Ｙおよびθ方向の位置制御を行うことを特徴とする請求項１記載の平面モータ。
【請求項４】
前記共通電極と前記固定電極の間で構成される全てのコンデンサの静電容量からＸ，Ｙ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より前記Ｘ，Ｙ方向の位置制御を行うことを特徴とする請求項１記載の平面モータ。
【請求項５】
前記可動ステージと固定ステージはＸ，Ｙおよびθを自由に回転することを可能にした複数個のボールおよびこれを上下に支持する支持板を備えたボール保持機構を有することを特徴とする請求項１記載の平面モータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
前記目的を達成するために本発明による請求項１記載の平面モータは、可動ステージ面に対し垂直方向に磁束を発生する永久磁石を、前記可動ステージ平面上の直交する２軸の一方の軸に対し直交する姿勢で、かつ他方の軸に対し該他方の軸を挟む位置で所定間隔になるように、前記２軸に対しそれぞれ配置し、固定ステージ面には前記永久磁石のそれぞれに対向してコイルを設け、各コイルを駆動することにより、前記可動ステージを前記固定ステージの平面方向に運動させる平面Ｘ−Ｙ駆動モータであって、  前記可動ステージと共に平面上を運動するように配置された共通電極と、前記共通電極に対し空隙を有し、前記共通電極の電極端部に対しそれぞれ対応して配置された一対の電極からなる複数の固定電極とを有し、前記共通電極と対向する前記一対の固定電極によって構成される２個のコンデンサの静電容量が、配置されている軸方向への運動に対しては変化せず、他の軸方向への運動に対しては変位に比例して一方が増加したときに他方が減少する差動構造を備えたことを特徴とする。
また、本発明の請求項２は請求項１記載の発明において、前記共通電極は十字型共通電極であることを特徴とする。
さらに、本発明の請求項３は請求項１記載の発明において、前記共通電極と前記固定電極の間で構成される全てのコンデンサの静電容量からＸ，Ｙおよびθ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より前記Ｘ，Ｙおよびθ方向の位置制御を行うことを特徴とする。
さらには、本発明の請求項４は請求項１記載の発明において、前記共通電極と前記固定電極の間で構成される４組のコンデンサの静電容量からＸ，Ｙ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より平面Ｘ，Ｙ方向の位置制御を行うことを特徴とする。
また、本発明の請求項５は請求項１記載の発明において、前記可動ステージと固定ステージはＸ，Ｙおよびθを自由に回転することを可能にした複数個のボールおよびこれを上下に支持する支持板を備えたボール保持機構を有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による平面モータの１実施例の形態を示す分解斜視図である。
この１実施例の形態は永久磁石とコイルからなる可動マグネットタイプ平面モータの例である。平面モータは基本的単位としてＸ軸方向リニアモータ構造部と、これと幾何学的に直交されて同一平面上に構成されるＹ軸方向リニアモータ構造部とから構成される。
Ｘ軸リニアモータ構造部は、強磁性体を素材とする可動ステージ１の下面に取り付けられた一対の永久磁石２ａ，２ｂと、該永久磁石２ａ，２ｂの磁束と鎖交する強磁性体を素材とする固定ステージ４の上面に配置された平面コイル５ａ，５ｂを備えている。
また、Ｙ軸リニアモータ構造部は、可動ステージ１の下面に取り付けられた一対の永久磁石３ａ，３ｂと、該永久磁石３ａ，３ｂの磁束と鎖交する固定ステージ４の上面に配置された平面４コイル６ａ，６ｂを備えている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
以上の実施の形態は、リニアモータを上側、センサ部分を該リニアモータの下側に設けた例を示したが、リニアモータとセンサとの位置関係は自由であり、例えば、リニアモータの中心部付近にセンサを配置したり、リニアモータの側面にセンサ配置したりすることも可能である。
また、固定ステージに可動ステージを平面移動可能に支持する手段としてボールを用いた例を示したが、空気浮上や磁気浮上などの支持手段を用い平面移動可能に構成しても良い。この場合、実施の形態のように磁石による吸引力は不要となるため固定ステージが兼ねていた磁気回路部分を可動ステージに具備することも可能となる。
さらに可動ステージに永久磁石を、固定ステージにコイルをそれぞれ搭載した平面Ｘ−Ｙ軸駆動モータの例を説明したが、可動ステージにコイルを、固定ステージに永久磁石をそれぞれ搭載した場合も同様な効果を得ることができ、この例も本発明の請求の範囲を逸脱するものではない。
図１について本発明の実施例であるＳＮ一対のマグネット，十字型共通電極および８分割した固定電極を形成した固定電極台により構成された四角形状の平面モータについて説明したが、他の多角形についても同様に実施でき、かかる場合、電極および固定ステージ電極の形状，保持ボール個数が変わることは言うまでもなく、この例も本発明の請求の範囲に含まれるものである。
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月12日(2005.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動ステージ面に対し垂直方向に磁束を発生するＳ，Ｎ一対の永久磁石を前記可動ステージ平面上の直交する２軸の一方の軸に対し直交する姿勢で、かつ他方の軸に対し該他方の軸を挟む位置で所定間隔になるように、前記２軸に対しそれぞれ配置し、
固定ステージ面には前記永久磁石のそれぞれに対向してコイルを設け、各コイルを駆動することにより、前記可動ステージを前記固定ステージの平面方向に運動させる平面Ｘ−Ｙ駆動モータであって、
前記可動ステージと共に平面上を運動するように配置された十字型共通電極と、
前記十字型共通電極に対し空隙を有し、前記十字型共通電極の電極端部に対しそれぞれ対応して配置された一対の電極からなる複数の固定電極とを有し、
前記十字型共通電極と対向する前記一対の固定電極によって構成される２個のコンデンサの静電容量が、配置されている軸方向への運動に対しては変化せず、他の軸方向への運動に対しては変位に比例して一方が増加したときに他方が減少する差動構造を備えたことを特徴とする平面モ─タ。
【請求項２】
前記共通電極と前記固定電極の間で構成される全てのコンデンサの静電容量からＸ，Ｙおよびθ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より前記Ｘ，Ｙおよびθ方向の位置制御を行うことを特徴とする請求項１記載の平面モータ。
【請求項３】
前記共通電極と前記固定電極の間で構成される全てのコンデンサの静電容量からＸ，Ｙ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より前記Ｘ，Ｙ方向の位置制御を行うことを特徴とする請求項１記載の平面モータ。
【請求項４】
前記可動ステージと固定ステージはＸ，Ｙおよびθを自由に回転することを可能にした複数個のボールおよびこれを上下に支持する支持板を備えたボール保持機構を有することを特徴とする請求項１記載の平面モータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
前記目的を達成するために本発明による請求項１記載の平面モータは、可動ステージ面に対し垂直方向に磁束を発生するＳ，Ｎ一対の永久磁石を、前記可動ステージ平面上の直交する２軸の一方の軸に対し直交する姿勢で、かつ他方の軸に対し該他方の軸を挟む位置で所定間隔になるように、前記２軸に対しそれぞれ配置し、固定ステージ面には前記永久磁石のそれぞれに対向してコイルを設け、各コイルを駆動することにより、前記可動ステージを前記固定ステージの平面方向に運動させる平面Ｘ−Ｙ駆動モータであって、前記可動ステージと共に平面上を運動するように配置された十字型共通電極と、前記十字型共通電極に対し空隙を有し、前記十字型共通電極の電極端部に対しそれぞれ対応して配置された一対の電極からなる複数の固定電極とを有し、前記十字型共通電極と対向する前記一対の固定電極によって構成される２個のコンデンサの静電容量が、配置されている軸方向への運動に対しては変化せず、他の軸方向への運動に対しては変位に比例して一方が増加したときに他方が減少する差動構造を備えたことを特徴とする。
また、本発明の請求項２は請求項１記載の発明において、前記十字型共通電極と前記固定電極の間で構成される全てのコンデンサの静電容量からＸ，Ｙおよびθ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より前記Ｘ，Ｙおよびθ方向の位置制御を行うことを特徴とする。
さらに、本発明の請求項３は請求項１記載の発明において、前記十字型共通電極と前記固定電極の間で構成される４組のコンデンサの静電容量からＸ，Ｙ方向の変位を算出する比演算回路の一部または全てを有し、前記比演算回路出力の各変位より平面Ｘ，Ｙ方向の位置制御を行うことを特徴とする。
さらには、本発明の請求項４は請求項１記載の発明において、前記可動ステージと固定ステージはＸ，Ｙおよびθを自由に回転することを可能にした複数個のボールおよびこれを上下に支持する支持板を備えたボール保持機構を有することを特徴とする。